作者:甘晓 来源:中国科学报 发布时间:2014/10/14 8:31:07
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纳米毒理学家加入雾霾健康效应研究阵营
从“更细微处”探查雾霾之毒

 

■本报记者 甘晓

10月13日,北京持续几天的雾霾刚刚散去。

此时,国家纳米科学中心中科院纳米生物效应与安全性重点实验室的科学家们正在实验室里忙碌着。作为纳米毒理学研究者,中科院纳米生物效应与安全性重点实验室主任赵宇亮和同事们最近开始了一项新的研究计划。他们计划利用在纳米颗粒健康效应研究中所积累的经验,开展大气雾霾颗粒的健康效应研究。

这也是我国纳米毒理学家首次参与雾霾健康效应研究。

搞清机制迫在眉睫

今年3月,世界卫生组织公布:2012年全球因为空气污染致死700万人,超过了恶性肿瘤的致死人数。然而,雾霾中到底哪些成分是导致健康损害的关键因素,细/超细颗粒物到底产生何种生物效应,这些问题仍然困扰着科学家。

以“雾霾颗粒物的健康效应”为主题的第504次香山科学会议日前在北京召开,会议主题吸引了环境科学、纳米毒理学、分析科学、医学等多学科跨领域的科学家前来参会。

专家们发现,目前,不同粒径、不同来源的大气雾霾细/超细颗粒物,尤其是纳米尺度的超细颗粒的健康效应尚不明确,粒径、来源与健康效应相关性的研究也存在空白。

身为此次会议执行主席之一的赵宇亮告诉《中国科学报》记者:“长期的流行病学统计研究结果表明,雾霾的健康危害已有定论,但对雾霾危害的机制和定量化研究还很少。”

大气环境学家也意识到,如果对雾霾颗粒物的健康危害缺乏深入的认识,容易造成雾霾防治的盲目性。因此,我国著名环境科学家、中国工程院院士唐孝炎呼吁:“为了今后能制定更有效的控制措施,开展这方面的研究十分重要,也迫在眉睫。”

借鉴纳米毒理学

唐孝炎经常到各地考察大气污染情况。“每到一处,老百姓最关心的就是健康问题。”她说。

在大气雾霾中,细颗粒物对健康的影响可能最大,这在学界已基本形成共识。作为此次香山科学会议的执行主席,唐孝炎提出,在纳米科学领域,科学家们为了研究人造纳米颗粒的健康效应,已经建立了较为系统的研究方法和实验技术,因此,环境科学家应与从事纳米颗粒、超细颗粒物研究的专家合作,共同解答科学难题。

近年来,科学家已在纳米材料的毒性研究上取得诸多进展。例如,我国学者发现,人体内存在的生物体膜泡结构可以介导纳米颗粒引起机体免疫活化,成为易感人群呼吸系统疾病发生的重要信号转运体,被学术界称为“特洛伊木马效应”。进入血液的纳米颗粒会吸附血液蛋白分子形成“蛋白冠”,从而直接影响纳米颗粒在体内的分布、吸收、转运和生物毒性等。

国家纳米中心研究员陈春英向记者表示:“纳米毒理学的研究方法和已有知识,将促进对大气雾霾超细颗粒物健康效应作用机制的认识。”

在纳米毒理学的研究中,为了模拟研究人呼吸纳米颗粒后的健康效应,赵宇亮、陈春英等在国家纳米科学中心建立起一套计算机控制的动态呼吸暴露系统,是目前国内最先进的研究呼吸暴露的实验系统之一。除了细胞暴露,这套装置还能向动物暴露舱和鼻吸入暴露单元发生纳米、亚微米和微米级的颗粒物,开展全身暴露和口鼻吸入暴露的定量实验研究。

如今,这套系统正用于大气雾霾颗粒物健康效应研究中,一系列呼吸暴露实验即将开展。研究人员将致力于揭开雾霾健康危害的谜题。

更复杂的研究手段

不过,在纳米毒理学家看来,相对于人造纳米材料,大气雾霾中的超细(纳米级)颗粒物的组分更加复杂,结构更加复杂,尺寸更加复杂,还需要发展一套专门的研究方法。

在此次香山科学会议上,科学家们经讨论提出了研究大气雾霾颗粒物健康效应的基本框架,包括分子水平、细胞水平、动物水平及模式生物系统的选择等方面。

一些高通量、定量检测分析技术的兴起,也为开展雾霾健康效应研究提供了“利器”,如蛋白质组学、基因组学、金属组学等新兴方法。此外,同步辐射X射线技术和单细胞荧光成像技术,已经快速发展到纳米毒理学研究体系中,也为雾霾颗粒物健康效应研究提供了独特的超高分辨成像分析技术,能够实现三维观察、化学元素原位解析研究雾霾颗粒在单细胞内的行为。

纳米毒理学的研究者们期待与环境科学家一起,为阐明我国大气雾霾污染问题作出贡献。

《中国科学报》 (2014-10-14 第1版 要闻)
 
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